KR102339162B1 - 압축기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 압축기에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 압축기에는, 토출부가 제공되는 쉘; 상기 쉘의 내부에 구비되며, 냉매의 압축공간을 형성하는 실린더; 상기 실린더의 내부에서 축방향으로 왕복운동 가능하게 제공되는 피스톤; 상기 실린더의 일측에 제공되며, 상기 냉매의 압축공간에서 압축된 냉매를 선택적으로 배출시키는 토출 밸브; 및 상기 토출 밸브는, 마그네슘(Mg)이 90 이상의 중량비(wt%)를 가지는 마그네슘 합금으로 구성되어, 150℃에서 250Mpa 이상의 인장강도를 가지는 것을 특징으로 한다.

Description

압축기{A compressor}
본 발명은 압축기에 관한 것이다.
일반적으로 압축기(Compressor)는 전기모터나 터빈 등의 동력발생장치로부터 동력을 전달받아 공기나 냉매 또는 그 밖의 다양한 작동가스를 압축하여 압력을 높여주는 기계장치로서, 냉장고와 에어컨 등과 같은 가전기기 또는 산업전반에 걸쳐 널리 사용되고 있다.
이러한 압축기를 크게 분류하면, 피스톤(Piston)과 실린더(Cylinder) 사이에 작동가스가 흡, 토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 피스톤이 실린더 내부에서 직선 왕복 운동하면서 냉매를 압축시키는 왕복동식 압축기(Reciprocating compressor)와, 편심 회전되는 롤러(Roller)와 실린더 사이에 작동가스가 흡, 토출되는 압축공간이 형성되고 롤러가 실린더 내벽을 따라 편심 회전되면서 냉매를 압축시키는 회전식 압축기(Rotary compressor) 및 선회 스크롤(Orbiting scroll)과 고정 스크롤(Fixed scroll) 사이에 작동가스가 흡, 토출되는 압축공간이 형성되고 상기 선회 스크롤이 고정 스크롤을 따라 회전하면서 냉매를 압축시키는 스크롤식 압축기(Scroll compressor)로 구분될 수 있다.
최근에는 상기 왕복동식 압축기 중에서 특히 피스톤이 왕복 직선 운동하는 구동모터에 직접 연결되도록 하여 운동전환에 의한 기계적인 손실이 없이 압축효율을 향상시킬 수 있고 간단한 구조로 구성되는 리니어 압축기가 많이 개발되고 있다.
보통, 리니어 압축기는 밀폐된 쉘 내부에서 피스톤이 리니어 모터에 의해 실린더 내부에서 왕복 직선 운동하도록 움직이면서 냉매를 흡입하여 압축시킨 다음 토출시키도록 구성된다.
상기 리니어 모터는 이너 스테이터 및 아우터 스테이터 사이에 영구자석이 위치되도록 구성되며, 영구자석은 영구자석과 이너(또는 아우터) 스테이터 간의 상호 전자기력에 의해 직선 왕복 운동하도록 구동된다. 그리고, 상기 영구자석이 피스톤과 연결된 상태에서 구동됨에 따라, 피스톤이 실린더 내부에서 왕복 직선운동하면서 냉매를 흡입하여 압축시킨 다음, 토출시키도록 한다.
한편, 리니어 압축기에는, 실린더 내의 압축공간에서 압축된 냉매를 배출시키기 위하여 선택적으로 개폐되는 토출밸브가 더 포함될 수 있다. 상기 토출밸브는 실린더의 일측에 움직임 가능하게 구비되며, 상기 실린더 내부의 냉매 압력이 설정압력 이상이 되면 상기 실린더로부터 이격되어 냉매를 배출시킬 수 있다. 이러한 토출밸브의 개폐작용은 반복적으로 이루어질 수 있다.
토출밸브의 성능은 응답성에 기초하여 결정될 수 있다. 상기 응답성은, 상기 압축공간의 압력변화에 대응하여 상기 토출밸브가 신속하게 개폐작용을 수행할 수 있는 여부에 관한 특성이다.
상기 토출밸브의 빠른 응답성을 구현하기 위하여, 상기 토출밸브는 일정한 부피에 대하여 상대적으로 질량이 적은 소재, 즉 밀도가 작은 소재로 구성될 수 있다. 이를 위하여, 종래기술에 따른 리니어 압축기에는, 플라스틱 소재의 토출밸브가 사용되었다.
다만, 토출밸브에 플라스틱 소재의 토출밸브가 사용되는 경우, 강도가 낮아지는 문제점이 있었다. 특히, 고온의 환경이 조성되는 실린더와 작용하는 토출밸브의 경우, 강도가 낮으면 마모 또는 파손의 가능성이 커지는 문제점이 있었다.
종래의 리니어 압축기와 관련하여, 본 출원인은 아래와 같이 특허출원을 실시하여 등록받은 바 있다.
1. 등록번호(등록일) : 10-0600767 (2006년 7월 6일)
2. 발명의 명칭 : 리니어 압축기의 토출 어셈블리
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 성능이 개선된 토출밸브 어셈블리가 구비되는 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 압축기에는, 토출부가 제공되는 쉘; 상기 쉘의 내부에 구비되며, 냉매의 압축공간을 형성하는 실린더; 상기 실린더의 내부에서 축방향으로 왕복운동 가능하게 제공되는 피스톤; 상기 실린더의 일측에 제공되며, 상기 냉매의 압축공간에서 압축된 냉매를 선택적으로 배출시키는 토출 밸브; 및 상기 토출 밸브는, 마그네슘(Mg)이 90 이상의 중량비(wt%)를 가지는 마그네슘 합금으로 구성되어, 150℃에서 250Mpa 이상의 인장강도를 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 토출밸브에는, 상기 실린더 내의 압축공간을 선택적으로 개방하는 밸브본체; 및 상기 밸브본체의 외면에 구비되어, 상기 토출밸브의 마모를 방지하는 코팅부가 포함된다.
또한, 상기 밸브본체에는, 상기 실린더와 밀착되는 후면부가 포함되고, 상기 코팅부는 상기 후면부에 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 코팅부에는, PTFE, DLC 및 세라믹 중 적어도 어느 하나가 포함된다.
또한, 상기 코팅부에는, PTFE 및 강도 보강을 위한 첨가제가 포함된다.
또한, 상기 첨가제에는, 나노 다이아몬드(Nano-Diamond) 및 카본 나노튜브(Carbon Nanotube) 중 적어도 하나 이상이 포함된다.
또한, 상기 토출 밸브를 지지하여 복원력을 제공하는 밸브 스프링; 상기 토출 밸브에 구비되며, 상기 밸브 스프링이 결합되는 스프링결합부; 및 상기 스프링결합부에 설치되며, 상기 토출 밸브의 마모 방지를 위한 시트가 더 포함된다.
또한, 상기 시트에는, 테프론 시트가 포함된다.
또한, 상기 밸브 스프링에는, 코일 스프링으로 구성되는 스프링본체; 및 상기 스프링본체에 연마 가공된 표면처리부가 포함된다.
또한, 상기 토출 밸브를 지지하여 복원력을 제공하는 밸브 스프링; 상기 토출 밸브에 구비되며, 상기 밸브 스프링이 결합되는 스프링결합부; 및 상기 밸브 스프링에 제공되며, 상기 스프링결합부로부터 이격되는 방향으로 꺽여져 연장되는 단부가 포함된다.
또한, 상기 토출 밸브를 지지하여 복원력을 제공하는 밸브 스프링이 더 포함되며, 상기 밸브 스프링에는, 원추형 코일스프링 또는 원통형 코일스프링이 포함된다.
또한, 상기 토출 밸브를 지지하여 복원력을 제공하는 밸브 스프링이 더 포함되며, 상기 밸브 스프링에는, 판 스프링이 포함된다.
또한, 상기 마그네슘 합금에는, 상기 토출 밸브의 강도를 보강하기 위한 금속이 더 포함되며, 상기 금속에는, 이트륨(Y) 및 네오디뮴(Nd) 중 적어도 하나 이상이 포함된다.
상기 마그네슘 합금에는, 3.7 ~ 4.3 중량비를 가지는 이트륨(Y); 및 2.4 ~ 4.4의 중량비를 가지는 네오디뮴(Nd)이 포함되는 것을 특징으로 한다.
다른 측면에 따른 압축기에는, 토출부가 제공되는 쉘; 상기 쉘의 내부에 구비되며, 냉매의 압축공간을 형성하는 실린더; 상기 실린더를 상기 쉘에 고정하는 프레임; 상기 실린더의 내부에서 축방향으로 왕복운동 가능하게 제공되는 피스톤;
상기 냉매의 압축공간을 선택적으로 개방하며, 각각 설정된 중량비를 가지는 마그네슘(Mg), 이트륨(Y) 및 네오디뮴(Nd)이 포함되는 마그네슘 합금으로 이루어진 토출밸브; 및 상기 토출 밸브를 지지하여 복원력을 제공하는 밸브 스프링이 포함되며, 상기 토출밸브에는, 상기 밸브 스프링이 결합되는 스프링결합부; 상기 스프링결합부에 설치되어 상기 토출밸브의 강도를 보강하는 시트; 및 상기 토출밸브의 외면에 구비되며, PTFE와, 나노 다이아몬드(Nano-Diamond) 및 카본 나노튜브(Carbon Nanotube)로 구성된 코팅부가 포함된다.
이러한 본 발명에 의하면, 마그네슘이 주성분으로 함유된 토출밸브가 구비됨으로써, 토출밸브의 밀도를 줄일 수 있고 이에 따라 토출밸브의 응답성이 개선될 수 있다는 장점이 있다.
그리고, 토출밸브에는 상기 마그네슘 외에 소정의 금속성분이 설정된 중량비만큼 함유되어 강도를 보강할 수 있다는 효과가 있다. 특히, 압축기 내부의 고온 환경에서의 강도성능을 개선할 수 있다.
또한, 토출밸브에는 밸브의 댐핑성능과 내마모성을 개선할 수 있는 소정의 물질을 코팅처리 할 수 있으므로, 토출밸브가 실린더의 압축공간을 반복적으로 개폐 작용하는 과정에서, 토출밸브의 마찰면이 마모되거나 파손되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 토출밸브를 지지하는 스프링의 표면에 연마처리를 하여 스프링의 강도를 보강할 수 있으므로, 토출밸브의 작동과정에서 스프링의 마모를 방지할 수 있다.
또한, 상기 스프링이 결합되는 토출밸브의 스프링결합부에 시트를 장착하여, 스프링으로부터 작용하는 힘에 의하여 상기 토출밸브에 마모가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 스프링결합부에 위치하는 스프링의 일측부가 상기 스프링결합부의 일 지점 또는 토출밸브의 일면으로부터 이격되는 방향으로 경사지게 연장되므로, 상기 스프링의 일측부가 상기 토출밸브의 일면을 강하게 가압하는 것을 방지할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 상기 스프링에 판 스프링이 사용됨으로써, 상기 스프링의 응력이 상기 토출밸브에 균일하게 작용할 수 있도록 하고 이에 따라 토출밸브의 마모를 방지할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 압축기의 내부 구성을 보여주는 단면도이다.
도 2는 도 1의 "A"를 확대한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 토출밸브에 설정된 소재의 코팅층을 형성하였을 때, 토출밸브의 마모량이 감소될 수 있음을 보여주는 실험 그래프이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 토출밸브 어셈블리의 구성을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 토출밸브 어셈블리의 구성을 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 토출밸브 어셈블리의 구성을 보여주는 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 압축기의 내부 구성을 보여주는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 리니어 압축기(10)에는, 쉘(100)의 내부에 제공되는 실린더(120)와, 상기 실린더(120)의 내부에서 왕복 직선운동하는 피스톤(130) 및 상기 피스톤(130)에 구동력을 부여하는 모터 어셈블리(170)가 포함된다. 상기 쉘(110)은 상부 쉘 및 하부 쉘이 결합되어 구성될 수 있다.
상기 쉘(100)에는, 냉매가 유입되는 흡입부(101) 및 상기 실린더(120)의 내부에서 압축된 냉매가 배출되는 토출부(105)가 포함된다. 상기 흡입부(101)를 통하여 흡입된 냉매는 흡입 머플러(140)를 거쳐 상기 피스톤(130)의 내부로 유동한다. 냉매가 상기 흡입 머플러(140)를 통과하는 과정에서, 소음이 저감될 수 있다.
상기 실린더(120)의 내부에는, 상기 피스톤(130)에 의하여 냉매가 압축되는 압축 공간(P)이 형성된다. 그리고, 상기 피스톤(130)에는, 상기 압축 공간(P)으로 냉매를 유입시키는 흡입공이 형성되며, 상기 흡입공의 일측에는 상기 흡입공(131a)을 선택적으로 개방하는 흡입 밸브(132)가 제공된다.
상기 압축 공간(P)의 일측에는, 상기 압축 공간(P)에서 압축된 냉매를 배출시키기 위한 토출밸브 어셈블리(200, 도 2 참조)가 제공된다. 즉, 상기 압축 공간(P)은 상기 피스톤(130)의 일측 단부와 토출밸브 어셈블리(200) 사이에 형성되는 공간으로서 이해된다.
상기 토출밸브 어셈블리(200)에는, 냉매의 토출 공간을 형성하는 토출 커버(220)와, 상기 압축 공간(P)의 압력이 토출압력 이상이 되면 개방되어 냉매를 상기 토출 공간으로 유입시키는 토출 밸브(210) 및 상기 토출 밸브(210)와 토출 커버(220)의 사이에 제공되어 축 방향으로 탄성력을 부여하는 밸브 스프링(230)이 포함된다. 여기서, 상기 "축 방향"이라 함은, 상기 피스톤(130)이 왕복운동 하는 방향, 즉 도 1에서 가로 방향으로 이해될 수 있다.
상기 흡입 밸브(132)는 상기 압축 공간(P)의 일측에 형성되고, 상기 토출 밸브(210)는 상기 압축 공간(P)의 타측, 즉 상기 흡입 밸브(132)의 반대측에 제공될 수 있다.
상기 피스톤(130)이 상기 실린더(120)의 내부에서 왕복 직선운동 하는 과정에서, 상기 압축공간(P)의 압력이 상기 토출압력보다 낮고 흡입압력 이하가 되면 상기 흡입 밸브(132)가 개방되어 냉매는 상기 압축 공간(P)으로 흡입된다. 반면에, 상기 압축공간(P)의 압력이 상기 흡입압력 이상이 되면 상기 흡입 밸브(132)가 닫힌 상태에서 상기 압축공간(P)의 냉매가 압축된다.
한편, 상기 압축공간(P)의 압력이 상기 토출압력 이상이 되면, 상기 밸브 스프링(230)이 변형하여 상기 토출 밸브(210)를 개방시키고, 냉매는 상기 압축공간(P)으로부터 토출되어, 토출 커버(220)의 토출공간으로 배출된다.
그리고, 상기 토출 커버(220)에는, 상기 토출 밸브(210)를 통하여 배출된 냉매의 맥동을 저감하기 위한 공명실을 가지며, 냉매를 배출시키는 냉배 토출홀(미도시)이 형성될 수 있다.
그리고, 상기 토출공간의 냉매는 상기 냉매 토출홀을 통하여 토출 머플러(107)로 유동하며, 루프 파이프(178)로 유입된다. 상기 토출 머플러(107)는 압축된 냉매의 유동 소음을 저감시킬 수 있으며, 상기 루프 파이프(108)는 압축된 냉매를 상기 토출부(105)로 가이드 한다. 상기 루프 파이프(108)는 상기 토출 머플러(107)에 결합되어 상기 쉘(100)의 내부공간으로 연장되며, 상기 토출부(105)에 결합된다.
상기 리니어 압축기(10)에는, 프레임(110)이 더 포함된다. 상기 프레임(110)은 상기 실린더(120)를 고정시키는 구성으로서, 상기 실린더(120)와 일체로 구성되거나 별도의 체결부재에 의하여 체결될 수 있다. 그리고, 상기 토출 커버(220) 및 토출 머플러(107)는 상기 프레임(110)에 결합될 수 있다.
상기 모터 어셈블리(170)에는, 상기 프레임(110)에 고정되어 상기 실린더(120)를 둘러싸도록 배치되는 아우터 스테이터(171,173,175)와, 상기 아우터 스테이터(171,173,175)의 내측으로 이격되어 배치되는 이너 스테이터(177) 및 상기 아우터 스테이터(171,173,175)와 이너 스테이터(177)의 사이 공간에 위치하는 영구자석(180)이 포함된다.
상기 영구자석(1800)은, 상기 아우터 스테이터(171,173,175) 및 이너 스테이터(177)와의 상호 전자기력에 의하여 직선 왕복 운동할 수 있다. 그리고, 상기 영구자석(180)은 1개의 극을 가지는 단일 자석으로 구성되거나, 3개의 극을 가지는 다수의 자석이 결합되어 구성될 수 있다.
상기 영구자석(180)은 연결부재(138)에 의하여 상기 피스톤(130)에 결합될 수 있다. 상기 연결부재(138)는 상기 피스톤(130)의 일측 단부로부터 상기 영구자석(180)으로 연장될 수 있다. 상기 영구자석(180)이 직선 이동함에 따라, 상기 피스톤(130)은 상기 영구자석(180)과 함께 축 방향으로 직선 왕복 운동할 수 있다.
상기 아우터 스테이터(171,173,175)에는, 코일 권선체(173,175) 및 스테이터 코어(171)가 포함된다.
상기 코일 권선체(173,175)에는, 보빈(173) 및 상기 보빈(173)의 원주 방향으로 권선된 코일(175)이 포함된다. 상기 코일(175)의 단면은 다각형 형상을 가질 수 있으며, 일례로 육각형의 형상을 가질 수 있다.
상기 스테이터 코어(171)는 복수 개의 라미네이션(lamination)이 원주 방향으로 적층되어 구성되며, 상기 코일 권선체(173,175)를 둘러싸도록 배치될 수 있다.
상기 모터 어셈블리(170)에 전류가 인가되면, 상기 코일(175)에 전류가 흐르게 되고, 상기 코일(175)에 흐르는 전류에 의해 상기 코일(175) 주변에 자속(flux)이 형성되며, 상기 자속은 상기 아우터 스테이터(171,173,175) 및 이너 스테이터(177)를 따라 폐회로를 형성하면서 흐르게 된다.
상기 아우터 스테이터(171,173,175)와 이너 스테이터(177)를 따라 흐르는 자속과, 상기 영구자석(180)의 자속이 상호 작용하여, 상기 영구자석(180)을 이동시키는 힘이 발생될 수 있다.
상기 아우터 스테이터(171,173,175)의 일측에는 스테이터 커버(185)가 제공된다. 상기 아우터 스테이터(171,173,175)의 일측단은 상기 프레임(110)에 의하여 지지되며, 타측단은 상기 스테이터 커버(185)에 의하여 지지될 수 있다.
상기 이너 스테이터(177)는 상기 실린더(120)의 외주에 고정된다. 그리고, 상기 이너 스테이터(177)는 복수 개의 라미네이션이 상기 실린더(120)의 외측에서 원주 방향으로 적층되어 구성된다.
상기 리니어 압축기(10)에는, 상기 피스톤(130)을 지지하는 서포터(135) 및 상기 피스톤(130)으로부터 상기 흡입부(101)를 향하여 연장되는 백 커버(115)가 더 포함된다. 상기 백 커버(115)는 상기 흡입 머플러(140)의 적어도 일부분을 커버하도록 배치될 수 있다.
상기 리니어 압축기(10)에는, 상기 피스톤(130)이 공진 운동할 수 있도록 각 고유 진동수가 조절된 복수의 스프링(151,155)이 포함된다. 상기 복수의 스프링(151,155)에는, 상기 서포터(135)와 스테이터 커버(185)의 사이에 지지되는 제 1 스프링(151) 및 상기 서포터(135)와 백 커버(115)의 사이에 지지되는 제 2 스프링(155)이 포함된다.
상기 제 1 스프링(151)은 상기 실린더(120) 또는 피스톤(130)의 양측에 복수 개가 제공될 수 있으며, 상기 제 2 스프링(155)은 상기 실린더(120) 또는 피스톤(130)의 후방으로 복수 개가 제공될 수 있다.
여기서, 상기 "전방"이라 함은 상기 흡입부(101)로부터 상기 토출밸브 어셈블리(200)를 향하는 방향으로서 이해될 수 있다. 그리고, 상기 피스톤(130)으로부터 상기 흡입부(101)를 향하는 방향을 "후방"이라 이해될 수 있다.
그리고, 축 방향이라 함은, 상기 피스톤(130)이 왕복운동 하는 방향을 의미하며, 반경방향이라 함은 상기 축 방향에 수직한 방향을 의미할 수 있다. 이러한 방향에 대한 정의는 이하의 설명에서도 동일하게 사용될 수 있다.
상기 쉘(100)의 내부 바닥면에는 소정의 오일이 저장될 수 있다. 그리고, 상기 쉘(100)의 하부에는 오일을 펌핑하는 오일 공급장치(160)가 제공될 수 있다. 상기 오일 공급장치(160)는 상기 피스톤(130)이 왕복 직선운동 함에 따라 발생되는 진동에 의하여 작동되어 오일을 상방으로 펌핑할 수 있다.
상기 리니어 압축기(10)에는, 상기 오일 공급장치(160)로부터 오일의 유동을 가이드 하는 오일 공급관(165)이 더 포함된다. 상기 오일 공급관(165)은 상기 오일 공급장치(160)로부터 상기 실린더(120)와 피스톤(130)의 사이 공간까지 연장될 수 있다. 상기 오일 공급장치(160)로부터 펌핑된 오일은 상기 오일 공급관(165)을 거쳐 상기 실린더(120)와 피스톤(130)의 사이 공간으로 공급되어, 냉각 및 윤활 작용을 수행한다.
도 2는 도 1의 "A"를 확대한 도면이고, 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 토출밸브에 설정된 소재의 코팅층을 형성하였을 때, 토출밸브의 마모량이 감소될 수 있음을 보여주는 그래프이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 토출밸브 어셈블리(200)에는, 실린더(120) 내의 압축공간(P)을 선택적으로 개방할 수 있는 토출밸브(210)가 포함된다. 상기 토출밸브(210)는 상기 실린더(120)의 전면부(121)에 지지할 수 있도록 설치될 수 있다.
상기 실린더(120)의 전면부(121)는, 내부가 비어있는 원형 또는 링 형상을 가질 수 있다. 상기 토출밸브(210)가 상기 실린더(120)의 전면부(121)에 접촉된 상태에서는 상기 압축공간(P)의 냉매가 배출되지 못하며, 상기 토출밸브(210)가 상기 전면부(121)로부터 이격되면 상기 압축공간(P)의 냉매가 배출될 수 있다.
상기 토출밸브(210)에는, 대략 원판 형상을 가지는 밸브본체(211)가 포함된다.
상세히, 상기 밸브본체(211)에는, 상기 실린더(120)의 전면부(121)에 접촉되며 반경방향으로 연장되는 후면부(211a)와, 상기 후면부(211a)로부터 폭이 좁아지도록 전방으로 경사지게 연장되는 경사면(211b)과, 상기 경사면(211b)으로부터 반경 방향으로 연장되는 전면부(211c) 및 상기 전면부(211c)로부터 전방으로 돌출되어 스프링(230)이 지지되는 돌출부(211d)가 포함된다.
상기 전면부(211c)와 돌출부(211d)는, 대략 "ㄴ" 형상을 이루어 상기 스프링(230)을 지지하는 지지턱을 구성한다. 상기 지지턱을, 상기 스프링(230)과 결합되는 "스프링결합부"라 이름할 수 있다.
그리고, 상기 밸브본체(211)에는, 상기 후면부(211a)로부터 전방으로 함몰되는 밸브 함몰부(212)가 포함된다. 상기 밸브 함몰부(212)는, 냉매를 압축하기 위하여 상기 피스톤(130)이 전방으로 이동되는 과정에서 상기 피스톤(130)의 적어도 일부분이 상기 토출밸브(210)가 간섭되는 것을 방지하는 "간섭방지 홈"으로서 이해된다. 여기서, 상기 피스톤(130)의 적어도 일부분에는, 상기 흡입밸브(132)를 피스톤(130)에 체결하기 위한 체결부재가 포함될 수 있다.
상기 토출밸브(210)는 마그네슘을 주성분으로 하는 마그네슘 합금으로 이루어질 수 있다. 상기 토출밸브(210)를 구성하는 금속성분의 중량비(wt%)는 아래 [표 1]에 기재된 바와 같다.
금속 Mg Y Nd Zr Zn Li Mn Cu Si Ni
중량비
(wt%)		 90 ~
93		 3.7 ~
4.3		 2.4 ~
4.4		 0.4 ~
1.0		 0.10 ~
0.20
 0.10 ~
0.20		 0.15 ~
0.20		 0.02 ~
0.03		 0.005 ~
0.01
 0.0010 ~
0.0050
상세히, 상기 토출밸브(210)에는, 마그네슘(Mg)이 90~93 중량비로 포함될 수 있다. 상기 마그네슘(Mg)의 밀도는 상대적으로 낮게 형성된다. 일례로, 상기 마그네슘(Mg)의 밀도는 알루미늄의 밀도보다 약 30% 이상 낮게 형성될 수 있다. 따라서, 상기 마그네슘(Mg)은, 토출밸브에 우선적으로 요구되는 성능, 즉 응답성에 유리할 수 있다.
다만, 상기 마그네슘(Mg) 단독으로는 강도가 낮을 수 있다. 일례로, 상기 마그네슘(Mg)은 알루미늄보다 강도가 낮으며, 압축기의 작동온도 범위, 일례로 150℃의 범위에서 강도가 취약하다는 단점이 있다.
따라서, 본 실시예에서는, 상기 토출밸브(210)를 순수한 마그네슘이 아닌, 마그네슘 합금으로 구성할 수 있다. 상기 마그네슘 합금에는, 마그네슘 이외에, 강도보강 물질로서 다수의 금속성분이 포함될 수 있다.
상기 토출밸브(210)에는, 이트륨(Y, 원자번호 39)이 3.7~4.3 중량비로 포함되며, 네오디뮴(Nd)이 2.4~4.4의 중량비로 포함될 수 있다. 상기 이트륨 및 네오디뮴의 원자량은 상대적으로 크기 때문에, 본 실시예에 따른 마그네슘 합금의 밀도를 낮추기 위하여, 각각 설정된 중량비 이상으로 구비되는 것이 제한된다. 본 실시예에서는, 반복적인 실험을 통하여, 상기 설정된 중량비를, 상기 이트륨(Y) 및 네오디뮴(Nd)에 대하여, 각각 3.7~4.3 중량비 및 2.4~4.4의 중량비로 결정하였다.
상기 이트륨(Y)과 네오디뮴(Nd)는 특히, 고온환경에서 작동하는 토출밸브(210)의 강도를 보강하는 기능을 수행할 수 있다.
그 외에, 상기 토출밸브(210)에는, 지르코늄(Zr)이 0.4~1.0 중량비, 아연(Zn)이 0.10~0.20 중량비, 리튬(Li)이 0.10~0.20 중량비, 망간(Mn)이 0.15~0.20 중량비, 구리(Cu)가 0.02~0.03 중량비, 실리콘(Si)이 0.005~0.01 중량비, 니켈(Ni)이 0.001~0.005 중량비로 함유될 수 있다. 이러한 금속은 토출밸브(210)의 강도를 보강하기 위하여 함유된 성분으로서 이해될 수 있다.
아래 [표 2]는, 이러한 다수의 금속성분이 포함된 마그네슘 합금의 토출밸브에 대한 성능실험 결과를 보여준다.
밀도[g/cm3] 인장강도[Mpa,25℃] 인장강도[Mpa,150℃]
알루미늄 합금 2.7 310 234
마그네슘 합금
(본 실시예)		 1.83 350 300
상세히, [표 2]는, 토출밸브를 알루미늄 합금으로 구성한 경우(대조군)와, 본 실시예에 따른 마그네슘 합금으로 구성한 경우에 대하여, 인장강도를 테스트한 결과를 보여준다. 상기 알루미늄 합금은, 상대적으로 가볍고 강도가 큰 일반적인 금속으로서 이해된다.
본 실시예에 따른 마그네슘 합금의 밀도는 상기 알루미늄 합금의 밀도에 비하여 다소 작게 형성된다. 즉, 일정한 부피를 기준으로 할 때, 상기 마그네슘 합금의 질량이 상기 알루미늄 합금보다 적게 형성되므로, 밸브의 응답성 측면에서 상기 마그네슘 합금이 더 유리함을 알 수 있다.
한편, 토출밸브의 인장강도는 토출밸브의 성능을 평가하는 데 중요한 요소로서 이해된다. 특히, 압축기의 토출밸브측 온도에 대응하는 고온 환경, 일례로 150℃ 환경에서 토출밸브의 인장강도가 설정강도 이상으로 측정되지 않는 경우, 상기 토출밸브의 마모량이 상대적으로 커서 요구되는 토출밸브의 성능을 기대하기 어렵다. 일례로, 상기 설정강도는 250Mpa일 수 있다.
본 실시예에 따른 마그네슘 합금의 인장강도는 상기 알루미늄 합금의 인장강도보다 크게 형성될 수 있다. 일례로, 상온(25℃) 환경에서, 상기 마그네슘 합금의 인장강도(350Mpa)는 상기 알루미늄 합금의 인장강도(310Mpa)보다 크게 형성된다.
그리고, 고온(150℃) 환경에서, 상기 마그네슘 합금의 인장강도(300Mpa)는 상기 알루미늄 합금의 인장강도(234Mpa)보다 크게 형성된다. 상기 마그네슘 합금의 인장강도는 상기 설정강도 보다 큰 것으로 측정되나, 상기 알루미늄 합금의 인장강도는 상기 설정강도 보다 작은 것으로 측정되었다.
정리하면, 마그네슘 합금으로 구성된 토출밸브가, 알루미늄 합금으로 구성된 토출밸브에 비하여 고온 환경에서 강도성능이 우수하며, 요구되는 설정강도를 충족할 수 있음을 알 수 있다.
상기 토출밸브(210)에는, 상기 밸브본체(211)의 외면에 구비되는 코팅부(213)가 더 포함된다. 특히, 상기 코팅부(213)는 상기 밸브본체(211)의 후면부(211a)에 구비될 수 있다.
상기한 바와 같이, 상기 밸브본체(211)의 후면부(211a)는 상기 실린더(120)에 반복적으로 접촉 또는 밀착되는 부분으로서 마모 또는 파손될 가능성이 높은 부분으로서 이해된다. 따라서, 상기 후면부(211a)에 상기 코팅부(213)를 구비함으로써, 상기 토출밸브(210)의 충격 흡수력 또는 내마모성을 개선할 수 있다.
상기 코팅부(213)에는, 아래 [표 2]와 같은 성분의 표면처리를 통하여 구성될 수 있다.
표면처리 PTFE+첨가제 PTFE DLC 세라믹 PEEK
표면경도(Hv) 600~700 500 2,000 2,000 이상 1,000
코팅두께(μm) 30~100 30 1.5 10~150 10
상세히, 상기 코팅부(213)에는, 일례로 PTFE 및 참가제 성분이 상기 밸브본체(211)에 표면처리 되어 구성될 수 있다.
상기 PTFE(Polytera Fluoroethylene)는 불소계 폴리머로서, 일반적으로 "테프론"이라 명명된다. 상기 PTFE는 상기 토출밸브(210)의 충격흡수(damping) 성질을 개선할 수 있다.
그리고, 상기 첨가제에는, 나노 다이아몬드(Nano-Diamond) 및 카본 나노튜브(Carbon Nanotube) 중 적어도 하나 이상이 포함될 수 있다. 상기 나노 다이아몬드는 내마모성을 보강할 수 있는 보강재로서 이해되며, 상기 카본 나노튜브는 상기 토출밸브(210)의 인장강도 및 전당응력에 대한 저항성을 증가시키는 강화제로서 이해될 수 있다.
상기 PTFE와 첨가제가 혼합되어, 상기 밸브 본체(211)에 스프레이 됨으로써, 상기 코팅부(213)가 구성될 수 있다. 상기 코팅부(213)의 표면경도(Hv)는 연필경도3H 기준으로, 600~700Hv를 형성할 수 있으며, 그 두께는 약 30~100μm를 형성할 수 있다. 이러한 코팅부(213)는, 경도가 우수하며 마모량이 적게 발생되는 장점이 있다.
다른 예로서, 상기 코팅부(213)에는, 상기 PTFE가 포함될 수 있다. 상기 PTFE는, 불소 수지를 도료화 한 상태에서 상기 밸브본체(211)의 표면에 도포되고 일정한 온도에서 가열, 소성 과정을 거치면서 비활성의 코팅부(213)를 형성하게 된다.
상기 PTFE로 구성된 코팅부(213)의 표면경도(Hv)는 연필경도 2H 기준으로, 500Hv를 형성할 수 있으며, 그 두께는 약 30μm를 형성할 수 있다. 이러한 코팅부(213)는, 낮은 마찰계수를 가지고 있으므로 상기 밸브본체(211)의 외면에 코팅될 경우, 표면의 윤활성을 향상시키고 내마모성을 개선할 수 있다.
또 다른 예로서, 상기 코팅부(213)에는, DLC(Diamond-Like Carborn)가 포함될 수 있다. 상기 DLC는 비결정질의 탄소계 신소재로서, 플라즈마 중의 탄소 이온이나 활성화 된 탄화수소 분자를 이용한 박막 모양의 물질로서 이해된다. 상기 DLC는 도금(Physical Vapor Deposition, PVD)에 따른 표면처리에 의하여, 상기 밸브본체(211)에 구비될 수 있다.
상기 DLC로 구성된 코팅부(213)의 표면경도(Hv)는 약 2,000Hv의 경도를 가질 수 이으며, 그 두께는 약 1.5μm를 형성할 수 있다. 상기 DLC의 물성은 다이아몬드와 유사하며, 높은 경도 및 내마모성을 가지며, 전기 절연성이 우수하고, 낮은 마찰계수를 가지므로 윤활성이 우수한 특성을 가진다.
또 다른 예로서, 상기 코팅부(213)에는 용사 코팅방식에 의하여 상기 밸브본체(211)에 구비되는 세라믹이 포함될 수 있다. 상기 세라믹으로 구성된 코팅부(213)의 표면경도(Hv)는 2,000Hv 이상의 경도를 가질 수 있으며, 그 두께는 약 10~150μm를 형성할 수 있다.
또 다른 예로서, 상기 코팅부(213)에는, 엔지니어링 플라스틱(polyetheretherketone, 폴리케톤, PEEK)이 포함될 수 있다. 상기 엔지니어링 플라스틱은 도포방식에 의하여 상기 밸브본체(211)에 구비될 수 있다. 상기 엔지니어링 플라스틱으로 구성된 코팅부(213)의 표면경도(Hv)는 약 1,000Hv의 경도를 가질 수 이으며, 그 두께는 약 10μm를 형성할 수 있다. 이러한 코팅부(213)는 내충격성이 우수한 특성을 가진다.
도 3의 그래프는, 토출밸브(210)의 작동횟수에 따라 상기 토출밸브(210)에 발생하는 마모량(μm)의 변화를 보여준다. 상기 토출밸브(210)의 작동횟수는 압축기의 작동간 상기 압축공간(P)을 개폐한 횟수를 의미할 수 있다. 즉, 상기 압축공간(P)을 1회 개폐하면, 상기 작동횟수는 1 사이클(cycle)로 카운트 된다.
실험은, 상기 토출밸브(210)에 관한 3가지의 케이스에 대하여, 107 사이클(cycle)이 반복될 때까지 수행되었다. 즉, 상기 토출밸브(210)에 코팅부를 구비하지 않는 경우와, 제 1 소재로 코팅부를 구성한 경우 및 제 2 소재로 코팅부를 구성한 경우에 대하여 실험이 이루어졌다. 여기서, 상기 제 1 소재는 "PTFE" 이며, 상기 제 2 소재는 "PTFE+첨가제"이다.
그리고, 실험 조건으로서, 상기 토출밸브(210)의 열림량(거리)는 1mm이며, 압축기의 운전주파수는 50Hz로 설정되었다.
상기 토출밸브(210)에 코팅부를 구비하지 않은 경우에는, 상기 토출밸브(210)의 마모량은 작동횟수가 증가함에 따라, 마모량이 빠르게 증가함을 알 수 있다. 상기 토출밸브(210)의 개폐에 관한 107 사이클이 반복된 이후, 상기 마모량은 W1을 형성하였다. 일례로, 상기 W1은 75μm 일 수 있다.
한편, 상기 토출밸브(210)에 제 1 소재의 코팅부가 구비되는 경우에는, 상기 코팅부를 구비하지 않은 경우보다는 마모량이 감소하였으나, 다소 높은 마모량(W2)를 형성하였다. 일례로, 상기 W2는 20μm 일 수 있다.
상기 토출밸브(210)에 제 2 소재의 코팅부가 구비되는 경우에는, 마모량(W3)이 상대적으로 매우 적었다. 일례로, 상기 W3는 약 5μm 일 수 있다. 상기 5μm 는 토출밸브를 제작함에 있어, 신뢰성을 갖춘 마모량의 범위에 속할 수 있다.
이와 같은 실험으로부터, 상기 코팅부(213)가 "PTFE+첨가제"로 구성되는 경우, 토출밸브(210)의 마모량이 매우 감소함을 알 수 있다.
상기 토출밸브 어셈블리(200)에는, 상기 토출밸브(210)를 탄성 지지하는 스프링(230)이 더 포함된다. 일례로, 상기 스프링(230)은 압축 스프링일 수 있다. 그리고, 상기 스프링(230)에는, 원추형 코일스프링(coil spring)이 포함될 수 있다.
상기 스프링(230)의 일측부는 상기 토출밸브(210)에 지지되며, 타측부는 상기 토출커버(220)에 지지될 수 있다. 상기 토출커버(220)에는, 상기 스프링(230)의 타측부가 지지되는 지지턱(222)이 구비될 수 있다. 상기 지지턱(222)은 상기 토출커버(220)의 일면으로부터 단차지게 연장될 수 있다.
상기 스프링(230)의 일측부는 상기 토출밸브(210)의 전면부(211c) 및 돌출부(211d)가 구성하는 "스프링결합부(211c,211d)"에 지지될 수 있다. 상기 스프링결합부(211c,211d)에는, 상기 스프링(230)으로부터 응력이 반복적으로 작용하므로, 마모 또는 파손의 가능성이 높다.
이를 방지하기 위하여, 본 실시예에 따른 토출밸브(210)에는, 시트(215)가 더 포함된다. 상기 시트(215)에는, PTFE 재질의 시트, 즉 테프론 시트(Teflon Sheet)가 포함될 수 있다. 상기 토출밸브(210)와 스프링(230)이 반복적으로 작용하는 부분 또는 면에, 상기 시트(215)가 구비됨으로써, 상기 토출밸브(210)의 윤활성이 개선되고 상기 스프링(230)으로부터 전달되는 충격이 효과적으로 흡수될 수 있다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 토출밸브 어셈블리의 구성을 보여주는 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 토출밸브 어셈블리에는, 실린더(120)의 압축공간을 선택적으로 개폐하는 토출밸브(210) 및 상기 토출밸브(210)의 일측에 결합되는 스프링(330)이 포함된다. 상기 스프링(330)에는 코일 스프링이 포함된다.
상기 토출밸브(210)에는, 전면을 구성하는 전면부(211c) 및 상기 전면부(211c)로부터 전방으로 돌출되는 돌출부(211d)가 포함된다. 상기 전면부(211c)와 돌출부(211d)는 상기 스프링(330)의 일측부가 지지되는 지지턱(211c,211d)을 형성한다.
상기 스프링(330)에는, 나선형으로 꼬여진 스프링본체(331)가 포함된다. 상기 스프링본체(331)에는, 바렐 연마(barrel polishing)를 통하여 표면처리 된 표면처리부가 포함된다. 상기 "바렐 연마"라 함은, 상기 스프링본체(331)와 연마제를 소정의 용기에 넣어 회전 또는 진동하여, 스프링본체의 표면에 남아있는 돌기와 피막을 제거하는 처리방식으로서 이해된다.
상기 스프링본체(331)의 표면에 연마처리 된 표면처리부가 구비됨으로써, 스프링의 강도를 보강할 수 있다.
상기 스프링본체(331)의 일측부는 상기 지지턱(211c,211d)에 지지될 수 있다. 그리고, 상기 스프링본체(331)의 일측부에는, 상기 지지턱(211c,211d)으로부터 이격된 단부(333)가 포함된다. 즉, 상기 단부(333)는 상기 지지턱(211c,211d), 특히 상기 전면부(211c)로부터 이격되는 방향으로 꺽여져 배치될 수 있다.
달리 말하면, 상기 전면부(211c)와, 상기 단부(333)를 포함한 스프링본체(331)의 일측부가 이루는 각도는 제 1 설정각도(θ1)를 형성할 수 있다.
상기 단부(333)는 상대적으로 날카로운 면(절단면)을 형성할 수 있다. 상기 토출밸브(210)가 반복적으로 개폐되는 과정에서, 상기 단부(333)가 상기 전면부(211c)에 응력을 작용하는 경우, 상기 전면부(211c)가 파손되는 가능성이 높아진다. 따라서, 본 실시예에서는 상기 스프링(330) 중 적어도 일부분이 상기 토출밸브(210)로부터 이격되는 방향으로 꺽여질 수 있도록 구성함으로써, 상기 토출밸브(210)의 파손을 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 토출밸브 어셈블리의 구성을 보여주는 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 토출밸브 어셈블리(400)에는, 원통 형상의 스프링(430)이 포함된다. 상기 스프링(430)에는, 코일 스프링이 포함된다.
상기 코일 스프링(430)의 일측부는 상기 토출커버(220)의 지지턱에 지지되며, 타측부는 상기 토출밸브(210)의 지지턱(211c,211d)에 지지될 수 있다. 이와 관련된 설명은, 제 1 실시예의 설명을 원용한다.
상기 스프링(430)이 원통형상의 코일 스프링으로 구비됨으로써, 축방향으로의 토출밸브(210)의 개폐작용을 효과적으로 가이드 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 토출밸브 어셈블리의 구성을 보여주는 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 토출밸브 어셈블리(500)에는, 상기 토출밸브(210)에 복원력을 제공하는 스프링(530)이 포함된다. 상기 스프링(530)에는, 판 스프링(plate spring)이 포함될 수 있다.
상기 스프링(530)의 일측부는 토출커버(520)에 지지되며, 타측부는 토출밸브(210)에 지지된다. 상세히, 상기 스프링(530)은 상기 토출밸브(210)의 돌출부(211d)에 결합될 수 있다.
상기 토출커버(520)에는, 상기 토출밸브(210)의 작동과정에서, 상기 돌출부(211d)와의 간섭을 방지하기 위한 함몰부(522)가 형성된다. 상기 함몰부(522)는 상기 토출커버(520)의 내면으로부터 전방을 향하여 함몰되며, 상기 돌출부(211d)와 대응되는 위치에 형성될 수 있다.
상기 토출밸브 어셈블리(500)에는, 상기 스프링(530)의 양측부를 지지하기 위한 스페이서(540)가 더 포함된다. 상기 스페이서(540)는 상기 스프링(530)의 양측부와 상기 토출커버(520)의 내면 사이에 개입될 수 있다.
상기 스페이서(540)가 구비됨으로써, 상기 스프링(530)과 상기 토출커버(520)의 내면은 이격될 수 있고, 이에 따라 상기 스프링(530)의 변형을 위한 공간이 확보될 수 있다.
상기 스프링(530)에 판 스프링이 사용됨으로써, 코일 스프링에서 발생될 수 있는 현상, 일례로 스프링의 회전(자전) 또는 비틀림 현상, 그리고 이러한 현상에 기인한 토출밸브의 마모현상을 방지할 수 있다는 장점이 있다.
10 : 리니어 압축기 100 : 쉘
110 : 프레임 120 : 실린더
130 : 피스톤 140 : 흡입 머플러
151,155 : 제 1,2 스프링 160 : 오일 공급장치
200 : 토출밸브 어셈블리 210 : 토출밸브
213 : 코팅부 215 : 시트
220 : 토출커버 230 : 스프링

Claims (15)

  1. 토출부가 제공되는 쉘;
    상기 쉘의 내부에 구비되며, 냉매의 압축공간을 형성하는 실린더;
    상기 실린더의 내부에서 축방향으로 왕복운동 가능하게 제공되는 피스톤; 및
    상기 실린더의 일측에 제공되며, 상기 냉매의 압축공간에서 압축된 냉매를 선택적으로 배출시키는 토출 밸브가 포함되고,
    상기 토출 밸브는 마그네슘 합금으로 구성되며, 상기 마그네슘 합금은,
    90~93의 중량비(wt%)를 가지는 마그네슘(Mg);
    3.7 ~ 4.3 중량비를 가지는 이트륨(Y);
    2.4 ~ 4.4의 중량비를 가지는 네오디뮴(Nd);
    0.10~0.20의 중량비를 가지는 리튬(Li);
    0.15~0.20의 중량비를 가지는 망간(Mn);
    0.4~1.0의 중량비를 가지는 지르코늄(Zr);
    0.10~0.20의 중량비를 가지는 아연(Zn);
    0.02~0.03의 중량비를 가지는 구리(Cu);
    0.005~0.01의 중량비를 가지는 실리콘(Si); 및
    0.0010~0.0050의 중량비를 가지는 니켈(Ni)을 포함하도록 구성되어,
    150℃에서 250Mpa 이상의 인장강도를 가지는 것을 특징으로 하는 압축기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 토출밸브에는,
    상기 실린더 내의 압축공간을 선택적으로 개방하는 밸브본체; 및
    상기 밸브본체의 외면에 구비되어, 상기 토출밸브의 마모를 방지하는 코팅부가 포함되는 압축기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 밸브본체에는, 상기 실린더와 밀착되는 후면부가 포함되고,
    상기 코팅부는 상기 후면부에 구비되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 코팅부에는,
    PTFE, DLC 및 세라믹 중 적어도 어느 하나가 포함되는 압축기.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 코팅부에는,
    PTFE 및 강도 보강을 위한 첨가제가 포함되는 압축기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 첨가제에는,
    나노 다이아몬드(Nano-Diamond) 및 카본 나노튜브(Carbon Nanotube) 중 적어도 하나 이상이 포함되는 압축기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 토출밸브는 상기 실린더에 접촉하는 후면부와, 상기 후면부에 상기 토출밸브의 폭이 감소하는 방향으로 경사지게 연장하는 경사면과, 상기 경사면에 연결되며 반경방향으로 연장되는 전면부 및 상기 전면부로부터 축방향으로 돌출하는 돌출부를 포함하고,
    상기 토출 밸브를 지지하여 복원력을 제공하는 밸브 스프링; 및
    상기 토출 밸브의 마모 방지를 위한 시트를 더 포함하고,
    상기 시트는 상기 밸브 스프링으로부터 상기 토출밸브로 전달되는 충격이 완화되도록, 상기 전면부와 상기 돌출부가 이루는 절곡된 턱과 상기 밸브 스프링의 사이에 제공되는 압축기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 시트에는, 테프론 시트가 포함되는 압축기.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 밸브 스프링에는,
    코일 스프링으로 구성되는 스프링본체; 및
    상기 스프링본체에 연마 가공된 표면처리부가 포함되는 압축기.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 토출밸브는 상기 실린더에 접촉하는 후면부와, 상기 후면부에 상기 토출밸브의 폭이 감소하는 방향으로 경사지게 연장하는 경사면과, 상기 경사면에 연결되며 반경방향으로 연장되는 전면부 및 상기 전면부로부터 축방향으로 돌출하는 돌출부를 포함하고,
    상기 전면부와 상기 돌출부가 이루는 절곡된 턱에 지지되는 코일 스프링을 더 포함하고,
    상기 코일 스프링이 상기 전면부에 작용하지 않도록, 상기 코일 스프링의 단부는 상기 전면부로부터 멀어지는 방향으로 꺽여지는 압축기.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 코일 스프링에는, 원추형 코일스프링 또는 원통형 코일스프링이 포함되는 압축기.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 토출 밸브를 지지하여 복원력을 제공하는 밸브 스프링이 더 포함되며,
    상기 밸브 스프링에는, 판 스프링이 포함되는 압축기.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180102391A (ko) * 2017-03-07 2018-09-17 한온시스템 주식회사 압축기의 배출 밸브 및 이를 포함하는 압축기
KR102056322B1 (ko) * 2018-06-29 2019-12-16 엘지전자 주식회사 리니어 압축기
JP7087891B2 (ja) * 2018-09-28 2022-06-21 新東工業株式会社 コイルばねのバレル研磨方法及びコイルばね研磨用研磨メディア
CN112524317B (zh) * 2020-11-19 2022-12-02 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 排气结构、压缩机以及具有其的空调器

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030129074A1 (en) * 2002-01-10 2003-07-10 Boris Bronfin High temperature resistant magnesium alloys
KR100700615B1 (ko) * 2004-11-12 2007-03-28 엘지전자 주식회사 왕복동식 압축기의 토출밸브
KR100714577B1 (ko) * 2006-01-16 2007-05-07 엘지전자 주식회사 리니어 압축기의 토출밸브 어셈블리
JP2014055290A (ja) * 2012-08-15 2014-03-27 Daikin Ind Ltd フッ素化ナノダイヤモンドを含むフッ素樹脂組成物
US20140094546A1 (en) * 2012-09-28 2014-04-03 Carbodeon Ltd Oy Fluoropolymer coatings

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19532042C1 (de) * 1995-08-31 1996-05-15 Draegerwerk Ag Atemventil
KR100600761B1 (ko) * 2004-10-07 2006-07-18 엘지전자 주식회사 리니어 압축기의 토출부 구조
KR100600767B1 (ko) * 2004-11-02 2006-07-18 엘지전자 주식회사 리니어 압축기의 토출 어셈블리
WO2007114531A1 (en) * 2006-03-31 2007-10-11 Lg Electronics Inc. Apparatus for preventing vacuum of scroll compressor
CN201650677U (zh) * 2010-01-06 2010-11-24 强振恒 一种压缩机缸体结构
EP2863147B1 (en) * 2012-04-27 2021-10-06 Mitsubishi Electric Corporation Air conditioning device
CN205370915U (zh) * 2015-12-31 2016-07-06 华域三电汽车空调有限公司 压缩机阀板组件

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030129074A1 (en) * 2002-01-10 2003-07-10 Boris Bronfin High temperature resistant magnesium alloys
KR100700615B1 (ko) * 2004-11-12 2007-03-28 엘지전자 주식회사 왕복동식 압축기의 토출밸브
KR100714577B1 (ko) * 2006-01-16 2007-05-07 엘지전자 주식회사 리니어 압축기의 토출밸브 어셈블리
JP2014055290A (ja) * 2012-08-15 2014-03-27 Daikin Ind Ltd フッ素化ナノダイヤモンドを含むフッ素樹脂組成物
US20140094546A1 (en) * 2012-09-28 2014-04-03 Carbodeon Ltd Oy Fluoropolymer coatings

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